单镶嵌结构与双镶嵌结构及其开口的形成方法技术

一种单镶嵌开口的形成方法，此方法为，先提供一基底，此基底中已形成有一导线。然后，于基底上依序形成一阻障层、一介电层、一金属硬掩模层、一氮氧化硅层、一底部抗反射层以及一图案化光致抗蚀剂层。接着，直接移除未被图案化光致抗蚀剂层覆盖住的底部抗反射层、氮氧化硅层以及金属硬掩模层，直至暴露出部分介电层的表面。之后，移除图案化光致抗蚀剂层以及底部抗反射层。然后，以氮氧化硅层以及金属硬掩模为掩模，移除部分的介电层与部分的阻障层，以形成暴露出导线的表面的一镶嵌开口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内连线结构及其开口的形成方法，尤其涉及一种单镶 嵌结构与双镶嵌结构及其开口的形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的进步，半导体元件的尺寸也不断的缩小，而进入深亚微米(DeepSub-Micron)的领域中。当集成电路的集成度增加时，晶片的表 面无法提供足够的面积来制作所需的内连线(Interconnect)，因此为了配合半 导体元件缩小后所增加的内连线，多层导体连线的设计，便成为超大型集 成电路技术所必须采用的方式。一般而言，多重内连线大多是利用镶嵌工艺来形成，其中包括单镶嵌 (single-damascene)工艺或双镶嵌(dual-damascene)工艺。目前,镶嵌工艺于介 电层中定义出沟渠(或开口)的方式是，先在介电层上形成氮化钛层(TiN)。然 后，在氮化钛层上形成具有沟渠(或开口)图案的光致抗蚀剂层。接着，将光 致抗蚀剂层的沟渠(或开口)图案转移至氮化钛层。接着，以具有沟渠(或开 口)图案的氮化钛层当作硬掩模，于介电层中定义出沟渠(或开口)。而且， 由于光刻工艺的限制，在镶嵌工艺中通常会在氮化钛层上形成有一层等离 子体增强式氧化层(plasma-enhanced oxide, PE-oxide)，以提高工艺窗口 (process window),并以氮化钛层与等离子体增强式氧化层作为镶嵌工艺中 的硬掩模层。然而，在镶嵌工艺中仍有一些问题待解决。举例来说，在介电层中定 义出沟渠(或开口)的步骤前，必须经过二次蚀刻步骤，才能够在硬掩;f莫层中 定义出沟渠(或开口)图案。所谓二次蚀刻步骤包括第一次蚀刻步骤以及第 二次蚀刻步骤。其中，第一次蚀刻步骤为，以光致抗蚀剂层为掩模，移除 部分等离子体增强式氧化层，至暴露出氮化钛层表面。第二次蚀刻步骤为， 蚀刻部分氮化钛层，至暴露出介电层表面。因此，现有的镶嵌工艺需经过 相当多的步骤才能完成，且会耗费较多的工艺时间(cycle time)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单镶嵌开口的形成方法，能够简化工艺步骤， 且可节省工艺时间。本专利技术的又一目的是提供一种单镶嵌结构，同样能够简化工艺步骤， 且可节省工艺时间。本专利技术的再一 目的是提供一种双镶嵌开口的形成方法，能够简化工艺 步骤，且可节省工艺时间。本专利技术的另一目的是提供一种双镶嵌结构，能够简化工艺步骤，且可 节省工艺时间。本专利技术提出一种单镶嵌开口的形成方法。此方法是先提供基底，基底 中已形成有导线。然后，于基底上依序形成阻障层、介电层、金属硬掩模 层、氮氧化硅层、底部抗反射层与图案化光致抗蚀剂层。接着，直接移除 未被图案化光致抗蚀剂层覆盖住的底部抗反射层、氮氧化硅层与金属硬掩 模层，至暴露出部分介电层表面。之后，移除图案化光致抗蚀剂层与底部 抗反射层。然后，以氮氧化硅层与金属硬掩模为掩模，移除部分的介电层 与部分的阻障层，以形成暴露出导线的表面的镶嵌开口。依照本专利技术的一实施例所述，上述的单镶嵌开口的形成方法中，于形 成氮氧化硅层之后，以及形成底部抗反射层之前，还可以形成一层氧化硅 层。在另一实施例中，也可以对氮氧化硅层进行一表面改质工艺，以于氮 氧化硅层上形成一氧化层，其中表面改质工艺包括以含氧气体进行一等离 子体工艺。依照本专利技术的一实施例所述，上述的金属镶嵌开口的形成方法中，导线的材料例如是铜。金属硬掩模层的材料例如是钽(Ta)、氮化钽(TaN)、 钬(Ti)、氮化钛(TiN)、鴒(W)或氮化钨(WN)。介电层的材料例如是低介电常 数材料。本专利技术提出一种单镶嵌结构，此单镶嵌结构包括基底、阻障层、介电 层、金属硬掩模层、氮氧化硅层与导体层。其中，基底中配置有导线。阻 障层位于基底上。介电层位于阻障层上。金属硬掩模层位于介电层上。氮 氧化硅层位于金属硬掩模层上。其中，氮氧化硅层、金属硬掩模层、介电 层与阻障层中具有暴露部分导线的表面的镶嵌开口。导体层配置于镶嵌开 口中。依照本专利技术的一实施例所述，上述的单镶嵌结构中，还可包括一层氧 化硅层配置于氮氧化硅层上。在另一实施例中，还可包括一层氧化层配置 于氮氧化硅层上。依照本专利技术的一实施例所述，上述的单镶嵌结构中，介电层的材料例 如是低介电常数材料。金属硬掩模层的材料例如是钽、氮化钽、钛、氮化 钛、鵠或氮化鴒。导线的材料例如是铜。本专利技术提出一种双镶嵌开口的形成方法，此方法是先提供一基底，基 底中已形成有一导线。然后，于基底上依序形成阻障层、介电层、金属硬 掩模层、氮氧化硅层、第一底部抗反射层与第一图案化光致抗蚀剂层。接 着，直接移除未被第 一 图案化光致抗蚀剂层覆盖住的第 一底部抗反射层、 氮氧化硅层以及金属硬掩模层，以形成暴露出部分介电层表面的 一第 一开 口。之后，移除第一图案化光致抗蚀剂层与第一底部抗反射层。然后，于 基底上方形成第二图案化光致抗蚀剂层，覆盖氮氧化硅层以及部分介电层。 而后，以第二图案化光致抗蚀剂层为掩模，移除部分的介电层，以于介电 层中形成第二开口。接着，移除第二图案化光致抗蚀剂层。随后，以氮氧 化硅层与金属硬掩模层为掩模，移除部分的介电层与部分的阻障层，以形 成暴露出导线表面的双镶嵌开口 。依照本专利技术的一实施例所述，上述的双镶嵌开口的形成方法中，于形 成氮氧化硅层之后，以及形成第一底部抗反射层之前，还可以形成一层氧 化硅层。在另一实施例中，也可以对氮氧化硅层进行一表面改质工艺。以 于氮氧化硅层上形成一氧化层，其中表面改质工艺包括以含氧气体进行一 等离子体工艺。依照本专利技术的一实施例所述，上述的双镶嵌开口的形成方法中，导线 的材料例如是铜。金属硬掩模层的材料例如是钽、氮化钽、钛、氮化钛、 钨或氮化钨。介电层的材料例如是低介电常数材料。本专利技术提出一种双镶嵌结构，此双镶嵌结构包括基底、阻障层、介电 层、金属硬掩模、氮氧化硅层与导体层。其中，基底中配置有导线。阻障 层位于基底上。介电层位于阻障层上。金属硬掩模层位于介电层上。氮氧 化硅层位于金属硬掩模层上。其中，氮氧化硅层、金属硬掩模层与介电层 中具有暴露出导线的表面的双镶嵌开口。导体层配置于双镶嵌开口中。依照本专利技术的一实施例所述，上述的双镶嵌结构中，还可包括一层氧化硅层配置于氮氧化硅层上。在另一实施例中，也可包括一层氧化层配置 于氮氧化硅层上。依照本专利技术的一实施例所述，上述的双镶嵌结构中，介电层的材料例 如是低介电常数材料。金属硬掩模层的材料例如是钽、氮化钽、钛、氮化 钛、钨或氮化钨。导线的材料例如是铜。本专利技术的方法与结构是以氮氧化硅层取代现有的等离子体增强式氧化层(PE-oxide)，而本专利技术在介电层中定义出沟渠(或开口)的步骤之前，只需 单一蚀刻步骤，即可在硬掩模层中定义出沟渠(或开口)图案。因此，本专利技术 的方法与结构能够筒化工艺步骤，且可节省工艺时间。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举 优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1A至图1D为依照本专利技术的一实施例所绘示的一种单镶嵌开口的形 成流程的结构剖面示意图2A至图2G为依照本专利技术的一实施例所绘示的一种双镶嵌开口的形 成流程的结构剖面示意图。主要元件符号说明100:基底102:导线104:阻障层106:介电层108:金属硬掩模层110:氮氧化硅层112:底部抗反射层114、122:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单镶嵌开口的形成方法，包括：提供基底，该基底中已形成有导线；于该基底上依序形成阻障层、介电层、金属硬掩模层、氮氧化硅层、底部抗反射层以及图案化光致抗蚀剂层；　直接移除未被该图案化光致抗蚀剂层覆盖住的该底部抗反射层 、该氮氧化硅层以及该金属硬掩模层，至暴露出部分该介电层表面；移除该图案化光致抗蚀剂层以及该底部抗反射层；以及以该氮氧化硅层与该金属硬掩模层为掩模，移除部分的该介电层以及部分的该阻障层，以形成暴露出该导线的表面的镶嵌开口。

【技术特征摘要】
1.一种单镶嵌开口的形成方法，包括提供基底，该基底中已形成有导线；于该基底上依序形成阻障层、介电层、金属硬掩模层、氮氧化硅层、底部抗反射层以及图案化光致抗蚀剂层；直接移除未被该图案化光致抗蚀剂层覆盖住的该底部抗反射层、该氮氧化硅层以及该金属硬掩模层，至暴露出部分该介电层表面；移除该图案化光致抗蚀剂层以及该底部抗反射层；以及以该氮氧化硅层与该金属硬掩模层为掩模，移除部分的该介电层以及部分的该阻障层，以形成暴露出该导线的表面的镶嵌开口。2. 如4又利要求1所述的单镶嵌开口的形成方法，其中于形成该氮氧化 硅层之后，以及于形成该底部抗反射层之前，还包括于该氮氧化硅层上 形成氧化硅层。3. 如权利要求1所述的单镶嵌开口的形成方法，其中于形成该氮氣化 硅层之后，以及形成该底部抗反射层之前，还包括对该氮氧化硅层进行 表面 文质工艺，以于该氮氧化硅层上形成氧化层。4. 如权利要求3所述的单镶嵌开口的形成方法，其中该表面 文质工艺 包括以含氧气体进行等离子体工艺。5. 如权利要求1所述的单镶嵌开口的形成方法，其中该金属硬掩模层 的材料包括钽、氮化钽、钛、氮化钛、钨或氮化钨。6. 如权利要求1所述的单镶嵌开口的形成方法，其中该介电层的材料 包括低介电常数材料。7. 如权利要求1所述的单镶嵌开口的形成方法，其中该导线的材料包 括铜。8. —种单镶嵌结构，包括 基底，该基底中配置有导线； 阻障层，位于该基底上； 介电层，位于该阻障层上； 金属硬掩模层，位于该介电层上； 氮氧化硅层，位于该金属硬掩模层上， 其中该氮氧化硅层、该金属硬掩模层、该介电层以及该阻障层中具有暴露部分该导线的表面的镶嵌开口；以及 导体层，配置于该镶嵌开口中。9. 如权利要求8所述的单镶嵌结构，还包括氧化硅层，配置于该氮氧 化硅层上。10. 如权利要求8所述的单镶嵌结构，还包括氧化层，配置于该氮氧 化硅层上。11. 如权利要求8所述的单镶嵌结构，其中该介电层的材料包括低介 电常数材料。12. 如权利要求8所述的单镶嵌结构，其中该金属硬掩模层的材料包 括钽、氮化钽、钛、氮化钛、鴒或氮化钩。13. 如权利要求8所述的单镶嵌结构，其中该导线的材料包括铜。14. 一种双镶嵌开口的形成方法，包括 提供基底，该基底中已形成有导线；于该基底上依序形成阻障层、介电层、金属硬掩模层、氮氧化硅层、 第 一底部抗反射层与第 一 图案化光致抗蚀剂层；直接移除未被该第 一 图案化光致抗蚀剂层覆盖住的该第 一底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘名馨，余佳勋，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]